Bornitridkeramik

Einführung in die Bornitridkeramik

Boron Nitride Ceramics

Bornitrid-Keramik ist ein fortschrittliches keramisches Material mit hervorragenden Eigenschaften, das jedoch nicht so weit verbreitet ist wie Aluminiumoxid-Keramik. Aber es hat einzigartige Leistungsvorteile in Physik und Chemie.

Bornitrid ist ein Kristall aus Stickstoffatomen und Boratomen Die Kristallstruktur ist unterteilt in: hexagonales Bornitrid (HBN), dicht gepacktes hexagonales Bornitrid (WBN) und kubisches Bornitrid, unter denen hexagonale Bornitridkristalle die Struktur aufweisen eine ähnliche Graphitschichtstruktur, die ein weißes Pulver zeigt, das locker, geschmiert, leicht Feuchtigkeit absorbiert und ein geringes Gewicht aufweist, daher wird es auch als “weißer Graphit” bezeichnet.

Die theoretische Dichte von Bornitridkeramik beträgt 2,43 g/cm3 und die Mohs-Härte beträgt 2. Hexagonales Bornitrid hat eine gute elektrische Isolierung, Wärmeleitfähigkeit, chemische Stabilität und keinen offensichtlichen Schmelzpunkt.In einer natürlichen reduzierenden Atmosphäre ist es hitzebeständig Temperatur 2000 °C beträgt, die Betriebstemperatur in Stickstoff und Argon 2800 °C erreichen kann und die Stabilität in einer Sauerstoffatmosphäre schlecht ist und die Betriebstemperatur unter 1000 °C liegt. Der Ausdehnungskoeffizient von hexagonalem Bornitrid entspricht dem von Quarz, jedoch ist die Wärmeleitfähigkeit zehnmal so hoch wie die von Quarz.

Eigenschaften von Bornitridkeramik

Bornitridkeramiken haben hervorragende thermische Eigenschaften

Die Hitzebeständigkeit von Bornitrid-Keramik ist hervorragend und sie kann direkt in einer oxidierenden Atmosphäre von 1000 °C oder einer inerten Atmosphäre von 3000 °C verwendet werden, was mit anderen ähnlichen Materialien, sogar Aluminiumoxid und Siliziumkarbid, schwer zu vergleichen ist Feuerfeste Materialien sind ebenfalls weit von diesem Niveau entfernt.

Bornitridkeramiken haben stabile chemische Eigenschaften

Bornitrid-Keramik reagiert nicht chemisch mit den meisten Metallen wie Eisen, Aluminium, Kupfer, Silizium usw. in Lösung, und Schlacke und Glas verändern sich nicht, wenn sie zusammengefügt werden.Stabile chemische Eigenschaften machen es zu einem ausgezeichneten Behälter.

Bornitridkeramiken haben gute elektrische Eigenschaften

Da Keramiken keinen Strom leiten, können sie als elektrische Isoliermaterialien wirken. Aufgrund ihrer eigenen Eigenschaften hat Bornitridkeramik eine geringe Dielektrizitätskonstante und einen geringen dielektrischen Verlust und ist daher ein ideales Material für die elektrische Isolierung.

Dies sind einige Haupteigenschaften von Bornitrid-Keramik: Sie kann aufgrund ihrer geringen Härte auch für die Bearbeitung verwendet werden und kann hohe Präzisionsanforderungen erfüllen, gleichzeitig hat sie eine geringere Dichte als Diamant, aber eine bessere Hitzebeständigkeit Diamant, kann also zu Bohrern, Schleifmitteln und anderen Werkzeugen verarbeitet werden. Aufgrund der verschiedenen Leistungsvorteile von Bornitrid-Keramiken findet sie auch eine breite Anwendung.

Anwendungen von Bornitridkeramik

1. Stabilität
   Es benetzt und wirkt nicht auf die meisten Metallschmelzen wie Stahl, Edelstahl, AL, FE, Ge, Bi, Si, Cu usw. Daher kann es als Tiegel, Schiffchen, Flüssigmetall-Förderrohre, Raketendüsen, Hochleistungsgerätesockel, galvanischer Hochtemperaturschutz, schmelzende Metallrohre, Pumpenteile, Stahlgussformen und elektrische Hochtemperatur-Isoliermaterialien verwendet werden. etc.
2. Hitze- und Korrosionsbeständigkeit
   Es kann Hochtemperaturkomponenten, Raketenbrennkammerauskleidungen, thermische Abschirmungen von Raumfahrzeugen, korrosionsbeständige Teile von Generatoren für magnetische Flüssigkeiten usw. herstellen.
3. Isolierung
   Bornitrid wird häufig in Isolatoren für Hochspannungs- und Hochfrequenz-Lichtbögen und Plasmalichtbögen, Isolatoren für verschiedene Heizgeräte, Heizrohrgehäuse und Hochtemperatur-, Hochfrequenz-, Hochspannungs-Isolierwärmeableitungskomponenten und Materialien für hohe verwendet -Elektroöfen mit Frequenzanwendung.
4. Wärmeleitfähigkeit
   Bornitrid kann als Schmelztiegel zur Herstellung von Galliumarsenid, Galliumphosphid und Indiumphosphid, Wärmeableitungsgrundplatte für Halbleitergehäuse, Wärmeableitungsstab von Phasenschiebern, Wärmeableitungsrohr von Wanderfeldröhrenkollektoren, Halbleitern vom p-Typ und integrierte Elektrodendiffusion verwendet werden Quelle und Mikrowellenfenster.
5. Abschirmung
   Bornitrid wird als Neutronen absorbierendes Material und Abschirmmaterial in Atomreaktoren verwendet. Es kann auch als Infrarot- und Mikrowellenpolarisator, Infrarotfilter, optische Pfadkanäle von Laserinstrumenten, Ultrahochdruck-Druckübertragungsmaterialien usw. verwendet werden.

kubisches Bornitrid

Kubisches Bornitrid (CBN) ist ein superhartes Material, das aus hexagonalem Bornitrid und einem Katalysator unter hoher Temperatur und hohem Druck synthetisiert wird. Dieses superharte Material hat unter den bekannten superharten Materialien die zweitgrößte Härte nach Diamant.
Die thermische Stabilität von Keramik aus kubischem Bornitrid ist viel höher als die von Diamant, und sie hat eine größere chemische Stabilität gegenüber metallischen Elementen auf Eisenbasis.Daher werden Schleifmittel aus kubischem Bornitrid in großem Umfang auf den Gebietendes Schneidens und Schleifens von Metall auf Eisenbasis verwendet Produkte Die Leistung ist ausgezeichnet.

Anwendung von kubischer Bornitridkeramik im Schleifbereich
Das keramische Schleifwerkzeug aus kubischem Bornitrid hat eine hervorragende Schleifleistung, kann die Bearbeitung von verschleißfesten Materialien vervollständigen, die Produktivität verbessern, die Schleifqualität des Werkstücks effektiv verbessern und die Form und Größe des Werkstücks streng kontrollieren, um die Oberflächenintegrität zu verbessern des Werkstücks, wodurch die Dauerfestigkeit der Teile verbessert und die Lebensdauer verlängert wird.

Da Keramik aus kubischem Bornitrid viele Leistungsvorteile hat, ist ihr Produktionsprozess gleichzeitig mit weniger Energieverbrauch und weniger Umweltbelastung verbunden als andere superharte Materialien. Daher ist der Einsatz von kubischer Bornitrid-Keramik ein wesentlicher Beitrag zum Metallschleifen, was zu einer revolutionären Veränderung des Schleifens und dem zweiten Sprung in der Schleiftechnologie führt.

Kubisches Bornitrid (Abkürzung CBN) ist ein superhartes Material, das aus hexagonalem Bornitrid und einem Katalysator unter hoher Temperatur und hohem Druck synthetisiert wird. Die Härte dieses superharten Materials ist unter den superharten Materialien, die industrialisiert wurden, nach Diamant an zweiter Stelle. Die thermische Stabilität von kubischem Bornitrid ist viel höher als die von Diamant, und es hat eine größere chemische Stabilität gegenüber Metallelementen auf Eisenbasis.Daher werden Schleifmittel aus kubischem Bornitrid in den Bereichen des Schneidens und Schleifens von Metallprodukten auf Eisenbasis weit verbreitet verwendet. und ihre Leistung ist sehr gut.

Es gibt zwei Arten von kubischem Bornitrid, Einkristall- und polykristalline Sinterkörper. Einkristall wird durch hexagonales Bornitrid und einen Katalysator im Druckbereich von 3000–8000 MPa und einer Temperatur von 800–1900℃ hergestellt. Typische Katalysatormaterialien sind ausgewählt aus Alkalimetallen, Erdalkalimetallen, Zinn, Blei, Antimon und ihren Nitriden. Die Kristallformen von kubischem Bornitrid umfassen Tetraederkegel, Oktaeder, verzerrte Kristalle und Zwillingskristalle. Industriell hergestelltes kubisches Bornitrid ist in den Oberflächen schwarz, amber und metallisiert erhältlich, die Partikelgröße liegt meist unter 1 mm.

Anwendung von polykristallinem Bornitrid in der Metallzerspanung
Das polykristalline Werkzeug aus kubischem Bornitrid (PCBN) ist eine Art superhartes Materialprodukt, das aus vielen feinen Körnern (0,1 bis 100 Mikron) CBN agglomeriert ist.

Es hat neben hoher Härte und hoher Verschleißfestigkeit auch die Eigenschaften hohe Zähigkeit, chemische Trägheit, Rothärte usw. und kann mit Diamantschleifscheiben geschärft werden. Es zeigt eine hervorragende Schneidleistung in allen Aspekten der Schneidbearbeitung und kann einen stabilen Schnitt bei hoher Temperatur erreichen, besonders geeignet für die Bearbeitung verschiedener gehärteter und schwer zu bearbeitender Materialien wie gehärtetem Stahl, Werkzeugstahl und Hartguss. Das Werkzeug hat einen scharfen Schnitt, eine gute Formbeständigkeit, eine hohe Verschleißfestigkeit, einen geringen Einheitsverschleiß, weniger Korrekturzeiten und eignet sich für die automatische Bearbeitung, geeignet für alle Schneidprozesse vom Schruppen bis zum Schlichten.

Leistungsvorteil
PCBN hat die meisten Eigenschaften von CBN und überwindet die Mängel der CBN-Einkristallebenenspaltung und hat viele Leistungsvorteile:

1. Hohe Härte. Die Härte von PCBN-Werkzeugen ist nach Diamant an zweiter Stelle, viel höher als die von Hartmetall- und Keramikwerkzeugen, sodass es gehärteten Stahl, Gusseisen und Hartmetall mit einer Härte von über HRC60 verarbeiten kann.
2. Hohe Verschleißfestigkeit. Die Verschleißfestigkeit von PCBN-Werkzeugen ist viel höher als die von Hartmetall und Keramik, und ihre Lebensdauer beträgt normalerweise das 3- bis 5-fache der von Keramikwerkzeugen und das 5- bis 15-fache der von Hartmetallwerkzeugen.
3. Hohe chemische Trägheit. PCBN und Eisengruppenelemente und ihre Legierungsmaterialien sind bei 1200-1300 °C nicht anfällig für chemische Reaktionen, was die chemische Affinität von polykristallinen Diamantwerkzeugen und Eisen überwindet; es hat eine hohe Antioxidationsfähigkeit und eine gute Haftung an verschiedenen Materialien. Die Diffusion ist viel kleiner als bei Hartmetall.
4. Hohe thermische Stabilität. Die Hitzebeständigkeit von PCBN kann 1400 °C erreichen, was viel höher ist als die von Diamantwerkzeugen (700-800 °C). Es wurde durch den Einsatz bewiesen, dass die Schneidtemperatur über 1100 ℃ immer noch eine hohe scharfe Schneidleistung aufrechterhalten kann, die für Trockenschnitt geeignet ist.
5. Hohe Wärmeleitfähigkeit. Unter allen Arten von Werkzeugmaterialien beträgt die Wärmeleitfähigkeit von PCBN 79,54 W/(m·k), nach Diamant an zweiter Stelle, weit besser als Hartmetall, und mit steigender Temperatur wird auch die Wärmeleitfähigkeit von PCBN verbessert.
6. Niedriger Reibungskoeffizient. Im Vergleich zu anderen Werkzeugwerkstoffen hat PCBN einen niedrigen Reibungskoeffizienten. Der Reibungskoeffizient zwischen PCBN und verschiedenen Materialien beträgt ungefähr 0,1 bis 0,3, während der von Hartmetall 0,4 bis 0,6 beträgt, und mit zunehmender Schnittgeschwindigkeit nimmt der Reibungskoeffizient tendenziell ab, was die Schnittkraft verringert und das Anhaften von Spänen verringert Phänomen.

Anwendung von kubischem Bornitrid im Schleifbereich
Schleifwerkzeuge aus kubischem Bornitrid haben eine hervorragende Schleifleistung, können nicht nur die Bearbeitung von schwer zu schleifenden Materialien vervollständigen, die Produktivität verbessern, die Schleifqualität von Werkstücken effektiv verbessern, sondern auch die Form und Größe der Werkstücke streng kontrollieren, um die Oberflächenintegrität zu verbessern von Werkstücken nach dem Schleifen, wodurch die Dauerfestigkeit der Teile verbessert und die Lebensdauer verlängert wird.

Kubisches Bornitrid-Mikropulver eignet sich für Bindemittelsysteme wie Harz, Metall, Keramik usw. Es kann auch zur Herstellung polykristalliner Verbundplatten verwendet werden und kann auch als lose Schleifpartikel, Schleifpaste usw. verwendet werden. Als abrasives Material hat kubisches Bornitrid eine lange Lebensdauer und eine gute Verschleißfestigkeit. Einkristallines kubisches Bornitrid hat jedoch auch Nachteile wie kleine Korngröße, Anisotropie und Spaltungsebenen, die leicht zu spalten sind.

Weil kubisches Bornitrid viele Leistungsvorteile hat und sein Produktionsprozess weniger Energieverbrauch und weniger Umweltbelastung als andere superharte Materialien hat. Daher ist die Verwendung von kubischem Bornitrid ein wesentlicher Beitrag zum Metallschleifprozess, der zu einer revolutionären Veränderung des Schleifens und dem zweiten Sprung in der Schleiftechnologie führt.

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